光学模组、近眼显示装置和光投射方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种光学模组，沿着光路方向依次包括偏振分光片、第一相位延迟单元、半透半反层、第二相位延迟单元和偏光片，第一相位延迟单元和第二相位延迟单元同为正相位延迟单元或同为负相位延迟单元，满足以下关系：α1＝α2＝45

【技术实现步骤摘要】
光学模组、近眼显示装置和光投射方法


[0001]本专利技术大致涉及光学领域，尤其涉及一种光学模组、近眼显示装置以及光投射方法。

技术介绍

[0002]在虚拟显示(VR)、增强显示(AR)、其他混合显示技术中，需要采用光学模组来向用户呈现图像。现有的光学模组一般体积较大，厚度往往在30mm以上，随着科技的进步，用户越来越重视产品的体积以及重量，因此，需要研发一种体积小、重量轻的产品以满足市场的需求。其中，受限最大的因素为其中的光学模组。为了解决上述的体积和重量问题，许多公司推出基于pancake技术方案的VR或者AR方案，即基于折叠光路的光学模组。
[0003]在一种折叠光路的光学模组中，主要包括依序设置的反射式偏振片、1/4相位延迟片、具有半反半透功能的镜片、1/4相位延迟片以及偏光片。图像源进入该光学模组后，光线在反射式偏振片、相位延迟片以及镜片之间多次折返的方式，最终从偏光片射出。通过此种光学方案，极大的缩小了产品体积。
[0004]但在目前的pancake方案中，入射到用户眼中的光线，除了用户期望的光线之外，还有一些非期望的光线，影响用户体验。尤其是当光线的入射角较大时，入射光第一次经过反射式偏振片时，不一定会被完全反射，而是会产生较大比例的漏光现象，一部分光仍然会通过反射式偏振片进入用户的眼中，漏光的强度可能会达到沿着光轴的信号光强度的38％，从而影响用户的观看体验。
[0005]
技术介绍
部分的内容仅仅是公开人所知晓的技术，并不当然代表本领域的现有技术。

技术实现思路

[0006]有鉴于现有技术的至少一个问题，本专利技术提供一种光学模组，沿着光路方向依次包括偏振分光片、第一相位延迟单元、半透半反层、第二相位延迟单元和偏光片，其中所述第一相位延迟单元和第二相位延迟单元同为正相位延迟单元或同为负相位延迟单元，并且满足以下关系：α1＝α2＝45
°
或135
°
；或者所述第一相位延迟单元和第二相位延迟单元为类型相反的正相位延迟单元或负相位延迟单元，并且满足以下关系：α1＝-α2＝45
°
或135
°
，其中α1为逆着光路方向观察、所述偏振分光片的透光轴逆时针旋转到第一相位延迟单元的光轴所转过的角度，α2为逆着光路方向观察、所述偏光片的透光轴逆时针旋转到第二相位延迟单元的光轴所转过的角度；所述光学模组还包括：
[0007]位于所述第一相位延迟单元和所述偏振分光片之间的第一相位补偿单元，其中所述第一相位补偿单元的光轴位于与所述偏振分光片的透光轴正交的平面内、或与所述偏振分光片的反光轴正交的平面内；和/或
[0008]位于所述第二相位延迟单元和所述偏光片之间的第二相位补偿单元，其中所述第二相位补偿单元的光轴位于与所述偏光片的透光轴正交的平面内、或与所述偏光片的吸光
轴正交的平面内。
[0009]根据本专利技术的一个方面，第一相位延迟单元配置成可令入射到其上的线偏光沿光轴方向的偏振分量产生n*pi+3/4pi的相位延迟、或n*pi+1/4pi的相位延迟，所述第二相位延迟单元配置成可令入射到其上的线偏光沿光轴方向的偏振分量产生n*pi+3/4p i的相位延迟、或n*pi+1/4pi的相位延迟，其中n为整数。
[0010]根据本专利技术的一个方面，所述光学模组包括第一相位补偿单元，所述第一相位补偿单元配置成使得：根据从所述偏振分光片沿各个方向入射到其上的线偏光的偏振态分布对其进行调制，使得初次入射到所述半透半反层并透射的光束经过所述第二相位延迟单元后入射到所述偏光片上时，其偏振方向垂直于所述偏光片的透光轴。
[0011]根据本专利技术的一个方面，所述光学模组包括第一相位补偿单元，所述第一相位补偿单元配置成使得：根据从所述偏振分光片沿各个方向入射到其上的线偏光的偏振态分布对其进行调制，使得初次入射到所述半透半反层并反射的光束经过所述第一相位延迟单元、第一相位补偿单元后入射到所述偏振分光片上时，其偏振方向垂直于所述偏振分光片的透光轴。
[0012]根据本专利技术的一个方面，所述光学模组包括第二相位补偿单元，其中所述第二相位补偿单元配置成使得：根据入射到第二相位补偿单元上的各入射角的光束的偏振态分布，对其进行调制，使得初次入射到所述半透半反层并透射的光束依次经过所述第二相位延迟单元、所述第二相位补偿单元后入射到所述偏光片上时，其偏振方向垂直于所述偏光片的透光轴。
[0013]根据本专利技术的一个方面，所述光学模组包括第一相位补偿单元和第二相位补偿单元，所述第一相位补偿单元配置成根据从所述偏振分光片沿各个方向入射到其上的线偏光的偏振态分布对其进行调制，所述第二相位补偿单元配置成根据初次入射到第二相位补偿单元上的各入射角的光束的偏振态分布对其进行调制，使得初次入射到所述半透半反层并透射的光束依次经过所述第二相位延迟单元、所述第二相位补偿单元后入射到所述偏光片上时，其偏振方向垂直于所述偏光片的透光轴。
[0014]根据本专利技术的一个方面，所述光学模组包括第一相位补偿单元和第二相位补偿单元，所述第一相位补偿单元配置成使得：根据从所述偏振分光片沿各个方向入射到其上的线偏光的偏振态分布对其进行调制，使得初次入射到所述半透半反层并反射的光束经过所述第一相位延迟单元、第一相位补偿单元后入射到所述偏振分光片上时，其偏振方向垂直于所述偏振分光片的透光轴；所述第二相位补偿单元配置成根据初次入射到第二相位补偿单元上的各入射角的光束的偏振态分布对其进行调制，使得初次入射到所述半透半反层并透射的光束依次经过所述第二相位延迟单元、所述第二相位补偿单元后入射到所述偏光片上时，其偏振方向垂直于所述偏光片的透光轴。
[0015]根据本专利技术的一个方面，所述光学模组还包括透镜，所述透镜与所述半透半反层相邻设置，所述半透半反层贴附在所述透镜的表面上。
[0016]本专利技术还提供一种近眼显示装置，包括：
[0017]显示屏；和
[0018]如上所述的光学模组，设置在所述显示屏的光路下游。
[0019]本专利技术还提供一种光投射方法，通过如上所述的光学模组实施。
[0020]通过本专利技术实施例的光学模组，能够减少折叠光路中漏光的发生，尤其是一些优选实施例能够在大角度范围内减少或者消除折叠光路中的漏光，有助于提高用户的感受效果。
附图说明
[0021]附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：
[0022]图1A示出了基于折叠光路的光学模组的示意图；
[0023]图1B示出了图1A的光学模组的光路示意图和偏振状态；
[0024]图1C示出了图1A的光学模组在偏振分光片处漏光损耗的示意图；
[0025]图2示出了根据本专利技术一个实施方式的光学模组的示意图；
[0026]图3A、图3B、图3C和图3D分别示出了根据本专利技术实施例的光学模组的光学参数的示意图；
[0027]图4示出了根据本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光学模组，沿着光路方向依次包括偏振分光片、第一相位延迟单元、半透半反层、第二相位延迟单元和偏光片，其中所述第一相位延迟单元和第二相位延迟单元同为正相位延迟单元或同为负相位延迟单元，并且满足以下关系：α1＝α2＝45
°
或135
°
；或者所述第一相位延迟单元和第二相位延迟单元为类型相反的正相位延迟单元或负相位延迟单元，并且满足以下关系：α1＝-α2＝45
°
或135
°
，其中α1为逆着光路方向观察、所述偏振分光片的透光轴逆时针旋转到第一相位延迟单元的光轴所转过的角度，α2为逆着光路方向观察、所述偏光片的透光轴逆时针旋转到第二相位延迟单元的光轴所转过的角度；所述光学模组还包括：位于所述第一相位延迟单元和所述偏振分光片之间的第一相位补偿单元，其中所述第一相位补偿单元的光轴位于与所述偏振分光片的透光轴正交的平面内、或与所述偏振分光片的反光轴正交的平面内；和/或位于所述第二相位延迟单元和所述偏光片之间的第二相位补偿单元，其中所述第二相位补偿单元的光轴位于与所述偏光片的透光轴正交的平面内、或与所述偏光片的吸光轴正交的平面内。2.如权利要求1所述的光学模组，其中第一相位延迟单元配置成可令入射到其上的线偏光沿光轴方向的偏振分量产生n*pi+3/4pi的相位延迟、或n*pi+1/4pi的相位延迟，所述第二相位延迟单元配置成可令入射到其上的线偏光沿光轴方向的偏振分量产生n*pi+3/4pi的相位延迟、或n*pi+1/4pi的相位延迟，其中n为整数。3.如权利要求1或2所述的光学模组，其中所述光学模组包括第一相位补偿单元，所述第一相位补偿单元配置成使得：根据从所述偏振分光片沿各个方向入射到其上的线偏光的偏振态分布对其进行调制，使得初次入射到所述半透半反层并透射的光束经过所述第二相位延迟单元后入射到所述偏光片上时，其偏振方向垂直于所述偏光片的透光轴。4.如权利要求1或2所述的光学模组，其中所述光学模组包括第一相位补偿单元，所述第一相位补偿单元配置成使得：根据从所述偏振分光片沿各个方向入射到其上的线偏光的偏振态分布对其进行调制，...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁乾亿，吴皓，王天寅，杨兴朋，
申请(专利权)人：上海悠睿光学有限公司，
类型：发明
国别省市：